自嵌式植生挡墙

新一代自嵌式植生挡土墙引领景观、生态双理念

New-style self-embedded Green Retaining Walls with an

idea of landscape ecology

摘要：传统重力式挡土墙工程费用高、维修频繁、破坏生态、影响景观等缺点越来越受到社会的关注。挡土墙建筑如何修复和满足生态、景观的同时，保证结构的安全和经济成本的降低，是目前水利工程的重大课题。这就需要创造一些新型的挡土墙结构。本文介绍一种新型的挡土墙结构体——自嵌式植生挡土墙。自嵌式植生挡土墙以它施工方便快捷、工程成本低、适应性广、安全可靠的柔性结构、耐久性能好、生态环保和美观舒适的七大优点，必将在今后的挡土墙及护坡硬化转软化过程中担当重要的角色，为加快建筑工程的绿色环保进程作出一定的贡献！

关键词：自嵌式植生挡土墙、生态景观、柔性结构

Abstract:The disadvantages of traditional gravity retaining walls system such as the high project expense, maintenance frequency, negative effect on ecology, etc. are more and more evident so that it can hardly meet with the demand of mass society. It is an major issue nowadays in the field of hydraulic engineering to enable the retaining walls to cater for ecological requirements as well as the safety standard and cost cutdown effect. It thus calls for some new-style construction. This dissertation is concerned about such a new type of product named self-embedded Green retaining walls. This wall system enjoys good reputation for its seven major advantanges, including the highly-efficient construction manners, low cost, widespread adoption, reliable flexural structure, well-developed durability, desired ecological fuction and its pleasing outlook. It will surely play a significant role in the retaining walls system inovation and slope system hardening-softening inversion process and consequently make great contribution to the construction programs environmental protection target.

Key words:Self-embedded Green Retaining Walls; Landscape ecology; Flexural structure

2003年，从中国的长城、玛雅的巴比塔取得灵感，采用岩石粗犷的外貌结合自然的风貌与和谐的色彩，让人实现梦寐以求的家园设计和更多的想象空间的自嵌式景观挡土墙由我公司（美国舒布洛克集团南京优凝舒布洛克公司）自行研发并正式投入使用。

自嵌式景观挡土墙是为适应河道、水库、山体、道路护坡在舒布洛克钻石型园林干垒挡土墙基础上研制而成，代替传统的浆砌料石挡土护面系统的新型节能挡土墙系统，块与块之间通过齿槽连接和塑胶棒的固定，根据整体稳定设计，在适当位置设置水平和竖向钢筋并浇筑混凝土，形成纵横交错的混凝土框架，保持坡面的整体性，在剩余的砌块孔腔内填充级配碎石滤水，减小坡面的静水压力。

自投放市场以来，我公司的自嵌式景观挡土墙得到了各地水利、航道、市政、园林、房地产等部门和行业的一致好评，5年来，本产品的应用面积已达100多万平方米，在辽河石佛寺水库、潘阳湖二期防洪工程、清华大学人工湖改造、南京佳湖绿岛小区等大小50余项项目中表现出了自嵌式景观挡土墙独有的结构优势和景观魅力。并得到中央电视台科技之光栏目的独家报道和中国水利报、中国环境报、科技日报等众多媒体的广泛传播，再一次凸现了自嵌式挡土墙的市场潜力。

“不断创新，锐意进取”一直是我公司的开发理念。2007年，在自嵌式景观挡土墙取得空前好评的同时，通过长期的市场调查和对未来挡土墙需求的把握，我公司研发部门在第一代自嵌式景观挡土墙的基础上，通过不断的技术改进和反复实验，终于迎来了新一代自嵌式植生挡土墙的诞生。

自嵌式植生挡土墙同属于我公司的自嵌式挡土墙系列，它是我公司2007年重点推出的产品之一。它也是由块体、塑胶棒、加筋材料、滤水填料和土体组成。独特的后缘设计使得墙体砌筑成了简单的“堆码”，楔形结构可形成任意曲线墙体，具有传统钢筋混凝土或毛石挡土墙无法比拟的环境装饰效果。和第一代自嵌式景观挡土墙相比，自嵌式植生挡土墙突破性的优点如下：1.改善后的内孔造型为水生植物提供了良好的生长空间，为净化水质创造了条件；2.块体间的空隙和生长起来的植物体系将形成天然的鱼巢，促进水体生态环境的平衡；3.块体本身、水生植物体系、鱼虾等水生动物同组建的生态景观将更加明显。4.改进后的橡胶棒插孔内径和位置在满足墙体的稳定性前提下更便于施工。

下面具体从结构构造、基本性能、施工工艺、生态环保、经济成本等方面展示新一代自嵌式植生挡土墙的优点：

一、结构构造

基本尺寸：400mm×305mm×150mm（长×宽×高），具体细部尺寸见图1，植生孔A回填土壤种植水生植物，B孔填级配碎石。

橡胶棒插孔外侧小孔D孔径为20mm，内侧小孔C孔径为25mm。橡胶棒为10mm，施工时橡胶棒通过上一级块体的20mm孔径插入到下一级块体的25mm 的小孔，扩大内侧小孔C直径是为了防止施工过程中在允许范围内的错位造成橡胶棒连接困难的难题，这也是自嵌式植生挡土墙在块体构造方面的一大技术改进和突破，使得施工更具人性化和简单易操作。

图1-自嵌式植生挡土块构造图

建成后自嵌式植生挡土墙生态景观效果见图2，自嵌式植生挡土墙的独特设计因每块后缘槽口的存在自然形成12°的坡度，使墙体重心偏内，增加墙体在侧向土压力作用下的抗倾覆能力。

图2-自嵌式植生挡土墙生态景观示意图

二、基本性能

自嵌式植生挡土墙独特的设计可不受地形地貌和墙体形状的限制，能够轻易的形成内外转角、梯形、圆弧和整圆。设计师可根据地形地貌、环境美观要求和施工条件等自由灵活地设计挡土墙及护坡的外形。同时可以根据景观环境的不同要求生产各种不同色彩。从而改变了传统挡土墙所不可避免的鼓胀等问题。

无须砂浆粘结而逐层码放在碎石骨料垫层上的自嵌式植生挡土块挡墙及护坡这样的特有的施工方法使得墙体或护坡成为柔性的重力式结构，能够适应较大的整体沉降和一定程度的不均匀沉降（一般允许1%）。在受到地震荷载或其它动力荷载的作用时，结构稳定、力学性能卓越。

自嵌式植生挡土墙块体材料采用高性能混凝土制成，其平均抗压强度不小于20Mpa，最大吸水率不大于7%，150次冻融循环实验重量损失不超过1.5%。自嵌式植生挡土块良好的物理性能和混凝土材料本身的特性为系统在各种环境下长期稳定的工作提供了有效的保证，挡墙及护坡的设计使用寿命一般可确定为75年至100年。

静水压力对挡土墙及护坡的稳定性产生重要的影响，一般的刚性结构挡土墙仅靠墙趾滤水骨料或排水管排水，为抵抗较大的水压力而不得不加强结构自身稳定性，缺乏合理性。自嵌式植生挡土墙采用墙面和墙趾同时排水的方案，在紧邻

挡土墙的内侧设置500mm的连续级配碎石骨料滤水层，渗透到墙体中的水可由自嵌式植生挡土块间的缝隙直接排除，同时在墙趾处沿墙长设置PVC排水管（用作景观设计的挡土墙等对排水要求低的情况下可以不设置排水管），每一定间距由与主管相通的支管将积水及时排除。由于采用墙面与墙趾同时排水的排水结构，水压力被减小，墙体的整体稳定性得到了保证。

所以，自嵌式植生挡土墙具有结构安全、典雅美观、耐久、实用等基本优点。

1.结构安全

追求结构安全一直是我们挡土墙系列产品的立足之本。

自嵌式植生挡土墙由于层与层之间无砂浆或其他固结措施，墙本身坐落在柔性骨料基础上，块体可以自由移动或调整相互位置，对小规模基础沉陷或遇到短暂的非常荷载组合（如地震、高地下水位等）时具有相当高的适应能力，因而挡土墙可视为柔性结构。除此之外加筋挡土墙的高度的安全性可以由如下几个方面来保证：

（1）加筋挡土墙系统中块墙体与回填土经过加筋网片（一般为编织的土工格栅）的作用成为一个整体来承担外部土压力，相当于一个重力式挡土墙。

（2）加筋土体内部对块墙体的压力是由拉结网片的拉结能力（由网片与回填土之间的相互作用和压载土体重量所提供的），挡土块与拉结网片之间的连接力和块体之间的抗剪切能力来承担的。除块体之间的摩擦力提供一定的抗剪切能力外，块体之间独特的机械锚固措施（上面一个块用后缘槽口套在下面块体上）帮助由上往下传递侧向力以便增加墙体的抗剪能力。

（3）块墙体由于每块后缘槽口的存在自然形成12°的坡度，这使墙体重心偏内，增加其在土压力作用下的抗倾覆能力。

自嵌式植生挡土墙采用比较保守的设计方法为客户提供安全可靠的挡土墙设计、施工方案和评定标准，保证墙体在设计荷载下不会发生滑移、倾覆失稳或滑坡等任何型式的安全问题。

2.典雅美观

自嵌式植生挡土墙具有不同的色彩（200种以上）可供选择（可以用多种颜色的挡土块组合凸现水位警戒线、河道名称、桩号等特殊标志）。块体粗糙的表面质感提供自然典雅的景观效果和视觉上的舒适感。一块块独立的劈裂面单元上

下错缝并前后退步偏移而形成的独一无二的挡土墙面与单调的钢筋混凝土挡墙面或到处都能见到的块石挡墙表面相比更具生命力和新鲜感，而且能更好地融于周围建筑中形成和谐优凝舒适的人居环境。成型后的墙体融入周围的环境将给人一种和谐的自然美感和无限遐想的空间，形成一道水景—人文的自然风景线。

3.耐久性

挡土块墙体结构的安全性和可靠性直接保证了墙体的耐久性。除了挡土墙墙结构本身耐久外，所使用的材料也非常持久耐用，这可以由以下几点来说明：（1）自嵌式植生挡土墙是由高强高密实度混凝土，在世界领先的混凝土制品生产线上，严格的质量控制下经过蒸汽养护的高质量混凝土块体，具有极高的抗压强度和抗冲击能力以及耐腐蚀性（特别体现在水下使用情况）。

（2）自嵌式植生挡土墙的高强度和低吸水率使它具有非常高的抗冻融能力。

（3）自嵌式植生挡土墙产品采用天然矿物制颜料并且同体材质，在急剧恶劣的环境下也不褪色，从而适合不同景观环境下应用。

（4）加筋土采用的拉结网片是特殊的聚合物纤维编织而成的土工格栅，具有非常高的抗蠕变、抗老化能力，并且设计时考虑了众多影响系数后得出的拉结网片的强度设计值可以保留75至100年。

4.实用性

自嵌式植生挡土墙具有非常广阔的使用领域，实用性非常强，具体如下：（1）既然自嵌式植生挡土墙加筋土墙体是个柔性结构，它对地形地质条件不提出特别的要求，任何需要挡土的地方，如园林、护坡、护堤、高速公路、立交桥等，都可以放心地使用。同时自嵌式植生挡土块相对较小的外形尺寸和较轻的重量无需起吊机械，便于交通不便的地方施工。

（2）采用合理的设计方案，可应用于过水渠道等的护坡上，同时可承受浪压力、冰压力等作用场的作用。

（3）自嵌式植生挡土块可垒筑成内直角、外直角，内圆弧、外圆弧，或其他景观设计与地形条件所要求各种特殊造型。

三、施工优点

自嵌式植生挡土墙跟传统的加筋支护结构相比施工方面具有非常大的优越

性，可以成倍地提高施工进度以及工程质量。三到四个比较熟练工人的队伍一天能施工20到40平方米的墙（包含所有的施工工序）。这种施工上的方便快捷主要反应在以下几个方面：

（1）挡墙在施工时一层层挡土块直接码上去，无需用砂浆砌筑和锚栓；

（2）挡土块独特的后缘结构确保每块位置准确性和墙体整体齐整性；

（3）块体尺寸、形状统一，摆放时只要上下错缝即可，无须特别注意块体的摆放位置。

对基础的要求低，基础开挖量一般比其他型式的挡墙少并无须特别处理。正常情况下只要保证地基土有足够的密实度并设置≥150毫米的夯实好的级配碎石或素混凝土垫层即可。

自嵌式植生挡土块设计施工的主要组成部分包括地基土、垫层、自嵌块、挡土区、排水骨料、嵌固棒和土工格栅。自嵌式植生挡土块施工应依靠完整和准确的现场勘察资料、合理的计划和安排、使用规定的材料、符合规范的设计、合理的施工步骤。施工过程中必须有施工监理跟踪施工质量。

承包商应协调现场自嵌块的卸货和堆放以确保施工顺利。破损或不满足要求的自嵌块与土工格栅不应在施工中使用。按照要求对土工格栅和自嵌块进行测试，符合质量要求的产品才能使用。

四、生态环保

自嵌式植生挡土块是环保型建筑材料。原材料取自与大自然中大量存在的石子、砂以及少量的水泥等，无须使用粘土、树木等稀缺资源和昂贵的钢材，更无须使用化学防腐剂如酚类、醛类等，不含对人体有害的砷、镭等放射性物质。近年来，随着生态护坡、绿色护坡的提倡，利用植被（草或树）减轻侵蚀，稳定斜坡，已被人们所重视。利用植被来固坡的“软”做法，越来越普及，大有超过利用非活性的人造物质来护坡的“硬”做法之势。究其原因，主要是人们担心工程开发会使环境退化。再者，人们对植被的知识和信息越来越了解，这就有助于工程的设计与实施。

新一代自嵌式植生挡土块较传统挡土墙最大的优点就在于它的生态环保性质，具体如下：

1.改进的块体后缘内孔A（见图1）用于填充植生土壤，种植水生植物进一步凸现景观效果，同时达到固化墙体的作用。植物的根系可以穿过挡土块，使河流和护岸形成一个连贯的整体，通过水体交换达到营养互补的效果，具体见图2。值得注意的是，水生植物只是水景的点缀，不宜过密布置，否则会喧宾夺主，既影响水中倒影及景观视线，也会影响水体的流动和防洪。对于要求治污功能较强的水体，应选择一些耐污强又具有较高观赏价值的植物，如千屈菜、水葱、德国鸢尾等。水生植物的选取要视地区和工程侧重点而定；

2.长期的水力作用带起的泥沙等物遇到墙体减速后，在重力的作用下会沉积在内孔A和B内，从而形成水生动植物生长的乐土，同时积淀的Fe、Na、K等矿物元素更适合植物的生长所需；

3.块体间的空隙和生长起来的水生植物将构筑一个个安静又有营养的天然鱼巢，为鱼儿产卵繁殖提供温馨的港湾，为水体的整体生态平衡起到一定的作用，同时增加了水体的活力；

4.沿岸堆砌的挡土块间隙构成了一个天然的过滤器，水流带动的杂物通过与墙体的撞击，速度减缓后大量的杂物会留在墙体的空隙当中，除了为水生植物带来营养外，重要的是起到一定的净化水质的作用；

5.水生植物可以吸附水中的营养物质及其他元素，增加水体中的氧气含量，抑制有害藻类大量繁殖，遏制底泥营养盐向水中的再释放，以利于水体的整体生态平衡。

五、经济实用

优凝舒布洛克自嵌式植生挡土墙高度的经济性能可以由以下几点来说明：

1.虽然材料价格比传统材料（如石块）稍贵，但是优凝舒布洛克自嵌式植生挡土墙体积小，材料用量少，特别要强调的是挡墙一次成型无须任何表面处理或装修，所以总造价比传统挡墙便宜。

2.优凝舒布洛克自嵌式植生挡土墙施工进度比任何形式的挡墙快，可以节省大量的人工费用。

3.优凝舒布洛克自嵌式植生挡土墙的高强的耐久性使它具有比较高的使用寿命，后期无须维护，这样长期经济效应比其它形式的挡墙要好。

4.由于优凝舒布洛克自嵌式植生挡土块是干垒的所以有必要时很容易拆卸并可以重复利用。

总之，新一代自嵌式植生挡土墙以它独特的设计理念将呆板的建筑融入到了自然中去，使人造结构体与景观、生态完美的结合，真正意义上实现了建筑与自然共生，从而使建筑的安心与舒心、人为与自然得到了和谐的统一。

新一代自嵌式植生挡土墙以它施工方便快捷、工程成本低、适应性广、安全可靠的柔性结构、耐久性能好、生态环保和美观舒适的七大优点，必将在今后的挡土墙及护坡硬化转软化过程中担当重要的角色，为加快建筑工程的绿色环保进程作出一定的贡献！

新一代自嵌式植生挡土墙创立了挡土墙景观化、生态化的双重理念，具有许多优越性能，较之现有技术有显著的进步，是水利工程中建设生态江河海岸的先进、实用、经济的重要技术。特殊的块体结构和施工工艺能够形成全立面的生态化、人文化、景观化的自挡土、自排水、自卡锁、自定位的耐污保洁的柔性结构，解决了挡墙在挡土的同时又要排水的矛盾，其高孔洞率、挡墙内外上下左右连通的孔洞构造能够维持原土壤与水体环境生态上的相互影响与作用，并能以迅速、低成本和可持续的最优技术实现挡土墙的绿化，还具有优异的整体连锁性、安全可靠性，施工简便，减少占地，节省投资。

在推广应用中，我们需要总结经验、深化研究，制定出科学合理的技术规程、规范和标准体系，为将来的水利工程建设做出更大的贡献。

参考文献：

1.《公路加筋土工程设计规程（JTJ015-19）》山西省交通厅人民交通出版社.1999.北京

2.《建筑边坡工程技术规范（GB50300-2002）》

3.段天华.姚山毛.姚昌荣. 关于加筋土挡土墙墙面板的若干讨论2003.06

4.赵明阶、何光春、王多垠，边坡工程处治技术，人民交通出版社，2003年。

5. 公路、水利的有关规范和标准。